JVM GC垃圾回收機制

1、JVM GC概述

一、JVM GC回收哪一個區域內的垃圾

JVM GC只回收堆區和方法區內的對象。而棧區的數據，在超出做用域後會被JVM自動釋放掉，因此其不在JVM GC的管理範圍內。

二、JVM GC怎麼判斷對象能夠被回收了

在Java程序中，當一個對象O被建立時,它被放在Heap裏。當GC運行的時候,若是發現沒有任何引用指向O, 它就會被回收以騰出內存空間，或者換句話說, 一個對象被回收, 必須知足如下條件:

• 1.對象沒有引用
• 2.做用域發生未捕獲異常
• 3.程序在做用域正常執行完畢
• 4.程序執行了System.exit()
• 5.程序發生意外終止（被殺線程等）

綜上所述：

• 1.沒有任何引用指向它
• 2.GC

在Java程序中不能顯式的分配和註銷內存，由於這些事情JVM都幫咱們作了，那就是GC。有些時候咱們能夠將相關的對象設置成null來試圖顯示的清除內存，可是並非設置爲null就會必定被標記爲可回收，有可能會發生逃逸。將對象設置成null至少沒有什麼壞處，可是調用System.gc()會顯著地影響系統性能，使用System.gc()時候並非立刻執行GC操做，而是會等待一段時間，甚至不執行，並且System.gc()若是被執行，會觸發Full GC，這很是影響性能。

三、JVM GC何時執行

Eden區空間不夠存放新對象的時候，執行Scavenge(Minro)GC。升到老年代的對象大於老年代剩餘空間的時候執行Full(Major) GC。

四、每一個空間的執行順序

（1）絕大多數剛剛被建立的對象會存放在伊甸園空間（Eden）。

（2）在伊甸園空間執行第一次GC（Scanvage GC）以後，存活的對象被移動到其中一個倖存者空間 （Survivor）。

（3）此後，每次伊甸園空間執行GC後，存活的對象會被堆積在同一個倖存者空間。

（4）當一個倖存者空間飽和，還在存活的對象會被移動到另外一個倖存者空間。而後會清空已經飽和的那個倖存者空間。

（5）在以上步驟中重複N次（N=MaxTenuringThreshold（年齡閥值設定，默認15））依然存活的對象，就會被移動到老年代。

從上面的步驟能夠發現，兩個倖存者空間，必須有一個是保持空的。若是兩個兩個倖存者空間都有數據，或兩個空間都是空的，那必定是你的系統出現了某種錯誤。咱們須要重點記住的是，對象在剛剛被建立以後，是保存在伊甸園空間的（Eden）。那些長期存活的對象會經由倖存者空間(Survivor)轉存到老年代空間。也有例外出現，對於一些比較大的對象（須要分配一塊比較大的連續內存空間）則直接進入到老年代，通常在年輕代空間不足的狀況下發生。

五、有以下緣由可能致使Full GC

• 1.年老代被寫滿
• 2.持久代被寫滿
• 3.System.gc()被顯示調用
• 4.上一次GC以後Heap的各域分配策略動態變化

2、JVN GC調優

在學習Java GC 以前，咱們須要記住一個單詞：stop-the-world。它會在任何一種GC算法中發生。stop-the-world 意味着JVM由於須要執行GC而中止了應用程序的執行。當stop-the-world發生時，除GC所需的線程外，全部的線程都進入等待狀態，直到GC任務完成。

通過n次垃圾回收存活的對象（這個n被稱爲年齡閥值，默認是15次）。老年代空間的構成其實很簡單，它不像新生代空間那樣劃分爲幾個區域，它只有一個區域，裏面存儲的對象並不像新生代空間絕大部分對象都是朝聞道，夕死矣。這裏的對象幾乎都是從Survivor空間中熬過來的，它們毫不會輕易的狗帶。所以，Full GC發生的次數不會有Scanvage GC那麼頻繁，而且作一次Full GC的時間比Scanvage GC 要更長（約10倍）。

因此GC調優主要是減小Full GC的觸發次數，能夠經過NewRatio（新生代與老年代的佔比）控制新生代轉 老年代的比例，也可經過MaxTenuringThreshold（年齡閥值設定）設置對象進入老年代的年齡閥值。

默認的所佔空間比例年輕代(Young generation) ：老年代(Old generation) = 1 : 2

默認新生代空間的分配：Eden : SurvivorA : SurvivorB = 8 : 1 : 1

總結：

• 1.能夠經過NewRatio控制新生代轉老年代的比例
• 2.經過MaxTenuringThreshold設置對象進入老年代的年齡閥值（默認是15次）。
• 3.不要輕易調用System.gc()

3、JVM GC算法

一、複製算法

複製算法將內存劃分爲兩個區間，使用此算法時，全部動態分配的對象都只能分配在其中一個區間（活動區間），而另一個區間（空間區間）則是空閒的。

採用從根集合掃描，將存活的對象複製到空閒區間，當掃描完畢活動區間後，會將活動區間一次性所有回收。此時本來的空閒區間變成了活動區間。下次GC時候又會重複剛纔的操做，以此循環。 複製算法在存活對象比較少的時候，極爲高效，可是帶來的成本是犧牲一半的內存空間用於進行對象的移動。

二、標記-清除算法

採用從根集合進行掃描，對存活的對象進行標記，標記完畢後，再掃描整個空間中未被標記的對象進行直接回收，該算法不須要進行對象的移動，而且僅對不存活的對象進行處理，在存活的對象比較多的狀況下極爲高效，但因爲標記-清除算法直接回收不存活的對象，並無對還存活的對象進行整理，所以會致使內存碎片。

三、標記-整理算法

標記-整理算法是在標記-清除算法之上，又進行了對象的移動排序整理，所以成本更高，但卻解決了內存碎片的問題。

採用從根集合掃描，對存活的對象進行標記，標記完畢後，再掃描整個空間中未被標記的對象進行直接回收， 將全部存活的對象往左端空閒空間移動，並更新對應的指針。雖然進行了對象的移動排序整理，所以成本更高，但卻解決了內存碎片的問題。

四、總結

JVM爲了優化內存的回收，使用了分代回收的方式，對於新生代內存的回收（Scavenge GC）主要採用 複製算法。而對於老年代的回收（Full GC），大多采用標記-整理算法。